Атточасы, способные измерить временные параметры движения электронов

12.05.2018

Все, что происходит на атомарном и молекулярном уровнях, происходит настолько быстро, что это невозможно ощутить никакими человеческими чувствами. К примеру, крошечному электрону, для того, чтобы переместиться от одного атома к другому во время химической реакции, требуется всего несколько сотен аттосекунд. А что такое аттосекунда? Возьмите секунду и разделите ее на миллиард частей, а потом одну часть разделите еще на миллиард меньших частей. Аттосекунда - это 1*10^-18 секунды.

Но, для того, чтобы понять то, что происходит в невидимой "вселенной" квантовых событий, люди нуждаются в возможности измерять промежутки времени в масштабах аттосекунды. И на такое способны новые "атточасы", созданные исследователями из лаборатории линейных ускорителей SLAC Стэнфордского университета. В качестве базы новых часов используется рентгеновский лазер, способный вырабатывать импульсы, длительностью в несколько десятков аттосекунд, который использовался ранее для съемки видео событий, происходящих на молекулярном уровне.

Однако съемка событий, имеющих отношение к квантовой физике, кардинально отличается от съемки событий из области классической физики и химии. Ранее у ученых отсутствовала возможность не только измерять, но и контролировать мощность импульсов рентгеновского излучения. А слишком мощные импульсы оказывали влияние на хрупкое квантовое состояние и поведение частиц, что делало невозможной правильную интерпретацию получаемых данных.

Принципы устройства атточасов были предложены швейцарскими физиками еще около десятилетия назад. Но только в настоящее время стала появляться возможность создания такого устройства, в основе которого лежит некоторое оборудование уже имеющееся в распоряжении специалистов лаборатории SLAC. Устройство имеет диаметр 0.6 метра и располагается внутри небольшой вакуумной камеры. В состав конструкции атточасов входит 16 цилиндрических датчиков, установленных подобно спицам в колесе.

"Сердцем" атточасов является атом или молекула, которая представляет собой и объект исследований одновременно. Этот объект помещается в центр круга, образованного датчиками, и на него начинают подаваться импульсы рентгеновского излучения. Атом(ы) ионизируется и теряет некоторые их электронов, которые под воздействием электрического поля света лазера направляются в сторону датчиков и улавливаются одним из них. "Поймав" свободный электрон, ученые могут высчитать точное значение энергии, заключенной в рентгеновском импульсе, и точный момент времени удара этим импульсом по исследуемому объекту.

<< Назад: Голод омолаживает стволовые клетки 12.05.2018

>> Вперед: INA260 - цифровой измеритель тока, напряжения и мощности со встроенным шунтом 11.05.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Бактерии, вырабатывающие пластик из растений 11.03.2019 Созданы бактерии, вырабатывающие пластик из растений. Речь идет о биоразлагаемом веществе, производство которого при помощи микроорганизмов, вероятно, обойдется дешевле, чем синтез аналогов из нефти. Исходное сырье получается из древесины в качестве отходов бумажного производства. В тканях деревьев, кустарников и трав, помимо целлюлозы, присутствует лигнин. Это трехмерный полимер, составленный, в основном, из большого количества молекул фенилпропана (С9Н10). В современных растениях он обеспечивает механическую прочность, скрепляя волокна целлюлозы, а также герметизирует организм и его клетки. Содержание лигнина колеблется от 38% в некоторых хвойных деревьях, до 20% - в злаках. Он получается при производстве бумаги и до 98% его тут же сжигается. Оставшееся перерабатывается в топливные брикеты, а то и вовсе захоранивается в земле. Никакого более полезного применения ему люди не придумали, но и вреда от лигнина нет. Вещество не ядовито, но жить рядом с его захоронениями все равно не стоит - оно очень хорошо горит. Трудность получения из лигнина чего-то полезного состоит в размерах его молекулы. Она очень большая и, чтобы получить из нее ароматические углеводороды, аналогичные тем, которых так много в нефти, ее надо расщепить на "кирпичики". Современная химия это, конечно, может, но сложно и дорого. Взять готовое сырье из нефти намного дешевле. Группа ученых из американского Университета Висконсин-Мэдисон попыталась решить эту проблему. В качестве помощников ими были привлечены бактерии Novosphingobium aromaticivorans, славящиеся своими нетипичными гастрономическими предпочтениями. Первоначально они были выделены из земли, залитой нефтью, их изучение показало, что они могут перерабатывать для своих целей самые разные ароматические углеводороды. Их способностей хватило и на лигнин. Что приспособить бактерии к делу ученые убрали из их генома три гена так, чтобы один из промежуточных продуктов разложения, наиболее подходящий для человека, стал конечным. Получив его, бактерия отправляет результат наружу и переходит к новой дозе лигнина. Конечным результатом в этом исследовании стало вещество с труднопроизносимым названием 2-пирон-4,6-дикарбоновая кислота, к счастью для нас, более известная как PDC. Ее можно использовать для синтеза чего-нибудь еще, а можно применять непосредственно. На данный момент суммарный выход PDC составляет 59% от первоначальной массы лигнина, на авторы полагают, что технология может быть усовершенствована.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026